一种催芽膜下状态采集装置及其催芽智能管理系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种催芽膜下状态采集装置，该装置包括主体、摄像头、LED灯、图像采集控制器、电源、传感器、无线传输模块、配准片，通过摄像头实时采集芽的图像信息，通过图像采集控制器识别芽的萌发状态，通过传感器获取芽的生长信息。本发明专利技术还提供了一种基于该装置的催芽智能管理系统，该系统包括上述装置，以及与装置相连的物联网网关，装置将芽的萌发状态和芽的生长信息通过物联网网关汇集到工业路由，再上传至云处理中心，云处理中心根据信息对芽的萌发状态进行监视并判断是否符合揭膜条件，向终端发送信息，并提供相应处置的作业流程。本发明专利技术可以对芽的生长状态进行实时监测与作业提示，降低了催芽作业难度，实现了生产的精细化智能管理。

【技术实现步骤摘要】
一种催芽膜下状态采集装置及其催芽智能管理系统
本专利技术涉及一种催芽用状态监测系统，尤其涉及一种催芽膜下状态采集装置及其催芽智能管理系统。
技术介绍
水稻催芽是机插水稻育秧过程中的重要生产阶段，出芽率不高会导致秧苗的间隔不均衡，会一定程度影响到苗的机插效率，进一步影响到机插水稻的产量与补栽人工。床上水稻催芽是一种节约人工、便于育秧管理的水稻催芽方式，尤其在有机水稻育秧过程中应用较为广泛。催芽育秧已经成为水稻种植农事作业中关键的种植技术，经验的缺乏和技术细节的疏漏，会导致育秧环节的毁灭性灾难，从而有可能对整个水稻种植农事作业带来无法弥补的损失。集中育秧带来的水稻机插秧苗的商品化，必然导致水稻育秧过程的规范化管控和精细化管理，达到水稻秧苗的成苗规格标准化，有利于提高机插秧苗的成功率，稳定农田产量。当前床上催芽大多采用人工经验进行催芽管理，一方面费工费力，另一方面人工经验需要从业者具有催芽育秧方面的专业知识。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提出一种实时监测催芽状态的育秧膜下状态采集装置。本专利技术还提出了一种基于该装置实现高效、精细化催芽智能管理的系统。技术方案：本专利技术所述的催芽膜下状态采集装置，该装置包括：主体，所述主体设置于育秧盘上方，其上表面搭载有电源，其下表面设置有摄像头、LED灯，所述摄像头与图像采集控制器相连接；所述主体的一端连接竖直向下设置的配准片，所述配准片的长度大于等于主体到育秧盘表面的距离；所述电源分别与所述LED灯、无线传输模块、图像采集控制器相连接，所述无线传输模块分别与图像采集控制器、传感器相连接；其中，所述摄像头，面向所述配准片，用于对育秧盘中的芽的状态进行监测；所述图像采集控制器，用于控制摄像头进行图像采集，并对摄像头回传的图像进行处理，识别芽的萌发状态；所述配准片，用于作为所述图像采集控制器的图像配准的基准；所述传感器，用于采集芽的生长信息；所述无线传输模块，用于将芽的萌发状态及芽的生长信息发送至终端。进一步的，所述主体呈板凳状，包含支撑面板，所述支撑面板位于育秧盘正上方，所述支撑面板的两端对称设有支撑柱，育秧盘位于两个支撑柱之间。优选的，所述支撑柱靠近育秧盘的一侧为表面积中最大的一面，所述配准片设置在该面上，所述摄像头面向配准片。即相当于摄像头是对着支撑柱的内侧进行图像拍摄的。支撑部在支持支撑面板的同时，对配准片进行了固定。优选的，所述配准片为黑色，采用亚光磨砂材质，所述配准片上对称设置有2个配准点。由于黑色具有较强的漫反射能力，因此可以获得较为清晰的图像。优选的，所述配准点为红色圆片，2个配准点之间的距离已知，作为芽长测量的参考信息。红色的颜色特征显著，方便图像采集控制器对配准点进行边缘分割，以求取质心，从而实现图像配准。优选的，所述LED灯包括第一LED灯、第二LED灯，为大小相同的半弧形结构，分别设置在所述摄像头的两侧，且设置的高度高于摄像头机位，通过反向抵消的方式消除摄像头在所采集的图像中的阴影。进一步的，所述图像采集控制器包括：存储单元，用于获取、存储所述摄像头采集的图像；预处理单元，用于对所述摄像头采集的图像进行裁剪；将图像从RGB格式转换为HIS格式，其中，所述背景图像为所述摄像头在设置育秧膜前对准所述配准片拍摄的图像；配准单元，用于将摄像头采集的图像中的配准点与背景图像中的配准点进行匹配，对不完全匹配的图像进行旋转和拉升变换；计算单元，用于获取所述配准单元配准后的图像，计算芽长、芽增长量。本专利技术所述的催芽智能管理系统，包括上述的催芽膜下状态采集装置，以及物联网网关、工业路由、云处理中心、终端，所述催芽膜下状态采集装置中的无线传输模块与所述物联网网关、工业路由、云处理中心、终端依次相连；其中，所述云处理中心用于接收并存储各监测点通过物联网传输的图像、芽的萌发状态、芽的生长信息，判断是否符合揭膜作业条件，向终端推送作业信息。进一步的，所述芽的萌发状态包括芽长、芽增长量；所述芽的生长信息包括湿度、温度、光照；所述作业信息包括揭膜作业、膜内降温作业、补光预备作业、补光作业、催芽完成确认作业、故障提示作业。进一步的，所述无线传输模块还包括提示单元，所述提示单元用于在终端响应作业信息后，发出声光报警，提示用户待作业的所述催芽膜下状态采集装置的安装位置。有益效果：本专利技术可以识别芽的生长状况，并结合天气预报、传感器监测等手段，通过云处理技术，实时监视水稻催芽过程以及膜下采集装置的故障状态，根据综合信息及时进行催芽智能管理、智能作业推送，有利于降低用户的劳动强度，提高水稻催芽农事作业的标准化与可靠性，降低农户对催芽技术的依赖性。附图说明图1是本专利技术所述催芽膜下状态采集装置、系统结构示意图；图2是本专利技术实施例催芽智能管理流程图；图3是本专利技术实施例催芽温湿度曲线；图4是本专利技术所述催芽智能管理系统的使用流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。如图1所示，本专利技术所述的催芽膜下状态采集装置包括：板凳式主体1，所述主体包含一个支撑面板，以及支撑面板两端的用于平稳站立的两个支撑柱，所述支撑面板的上表面搭载有电源2以及与电源相连的无线传输模块3、图像采集控制器5，支撑面板的下表面设置有摄像头8、第一LED灯7、第二LED灯9，LED灯7和9分别与电源2连接，摄像头8与支撑面板的下表面呈120°夹角。所述无线传输模块3分别与图像采集控制器5、传感器6相连接；所述摄像头8与图像采集控制器5相连接。所述支撑面板的正下方面对育秧盘，所述育秧盘与两个支撑柱的柱底处于同一水平面上，且育秧盘位于两个支撑柱之间。每个支撑柱的高度为5cm。其中一个支撑柱靠近育秧盘的内侧设置有配准片10。所述配准片10为一个亚光磨砂的黑色方形，具有较强的漫反射能力，其上布置有2个直径为2mm的红色圆形配准点，中心间隔为2cm，以此形成芽长的参考测量信息和测量背景。电源2采用5000hah的锂电池，图像采集控制器5采用树莓派3，摄像头8采用PiNoIR。第一LED灯7、第二LED灯9均采用1W自然光的LED灯，形状为半弧形，对称安装在所述摄像头8的两侧，且设置高度高于摄像头8，以免产生摄像头8的阴影，对图像造成干扰。无线传输模块3采用一个带有串口的LORA模块。LORA模块的天线包含0.5m左右的线，可以放置在膜外，用于连接提示单元4。所述提示单元4用于通过手机APP操控发出声音并通过发光提示，方便用户寻找。传感器6采用温湿度传感器，具有RS485总线。LORA模块设计了四路继电器输出，可以通过脚本编辑四种唤醒时间间隔。第一LED灯7、第二LED灯9通过一路继电器进行唤醒，图像采集控制器5通过一路继电器进行唤醒，这两路继电器的唤醒时间间隔定为2hour。也就是每2hour唤醒一次，每次工作10min。摄像头8供电集成在图像采集控制器5上。所述图像采集控制器5包括：存储单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催芽膜下状态采集装置，其特征在于：该装置包括主体，所述主体设置于育秧盘上方，其上表面搭载有电源，其下表面设置有摄像头、LED灯，所述摄像头与图像采集控制器相连接；所述主体的一端连接竖直向下设置的配准片，所述配准片的长度大于等于主体到育秧盘表面的距离；所述电源分别与所述LED灯、无线传输模块、图像采集控制器相连接，所述无线传输模块分别与图像采集控制器、传感器相连接；其中，/n所述摄像头，面向所述配准片，用于对育秧盘中的芽的状态进行监测；/n所述图像采集控制器，用于控制摄像头进行图像采集，并对摄像头回传的图像进行处理，识别芽的萌发状态；/n所述配准片，用于作为所述图像采集控制器的图像配准的基准；/n所述传感器，用于采集芽的生长信息；/n所述无线传输模块，用于将芽的萌发状态及芽的生长信息发送至终端。/n

【技术特征摘要】
1.一种催芽膜下状态采集装置，其特征在于：该装置包括主体，所述主体设置于育秧盘上方，其上表面搭载有电源，其下表面设置有摄像头、LED灯，所述摄像头与图像采集控制器相连接；所述主体的一端连接竖直向下设置的配准片，所述配准片的长度大于等于主体到育秧盘表面的距离；所述电源分别与所述LED灯、无线传输模块、图像采集控制器相连接，所述无线传输模块分别与图像采集控制器、传感器相连接；其中，
所述摄像头，面向所述配准片，用于对育秧盘中的芽的状态进行监测；
所述图像采集控制器，用于控制摄像头进行图像采集，并对摄像头回传的图像进行处理，识别芽的萌发状态；
所述配准片，用于作为所述图像采集控制器的图像配准的基准；
所述传感器，用于采集芽的生长信息；
所述无线传输模块，用于将芽的萌发状态及芽的生长信息发送至终端。


2.根据权利要求1所述的催芽膜下状态采集装置，其特征在于：所述主体呈板凳状，包含支撑面板，所述支撑面板位于育秧盘正上方，所述支撑面板的两端对称设有支撑柱，育秧盘位于两个支撑柱之间。


3.根据权利要求2所述的催芽膜下状态采集装置，其特征在于，所述支撑柱靠近育秧盘的一侧为表面积中最大的一面，所述配准片设置在该面上，所述摄像头面向配准片。


4.根据权利要求1或3所述的催芽膜下状态采集装置，其特征在于，所述配准片为黑色，采用亚光磨砂材质，所述配准片上对称设置有2个配准点。


5.根据权利要求4所述的催芽膜下状态采集装置，其特征在于：所述配准点为红色圆片，2个配准点之间的距离用于作为芽长测量的参考信息。


6.根据权利要求1所述的催芽膜下状态采集装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：严方，刘晓宇，冯祥，陈仕雄，孙健，徐佩锋，薛晓松，崔明，李娜，
申请(专利权)人：江苏农林职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32